Sóng Điện Từ Là Gì Nêu Đặc Điểm Của Sóng Điện Từ Là

Sóng âm là một trong những loại sóng xuất hiện phổ biến. Chúng được ứng dụng vào nhiều hoạt động trong đời sống, giúp ích cho con người. Vậy sóng âm là gì? Hãy cùng Tech Sound Việt Nam tìm hiểu thông tin chi tiết qua bài viết dưới đây.

Độ lệch pha giữa 2 điểm được truyền từ 1 nguồn

Trên phương trình truyền sóng lệch pha góc Δφ (rad), khoảng cách giữa hai điểm là:

Ứng dụng của sóng vô tuyến trong cuộc sống hiện nay

Sóng vô tuyến thường được sử dụng trong xã hội hiện đại ngày nay cho hệ thống liên lạc vô tuyến cố định và di động, phát sóng, radar và tuyến đường vô tuyến, vệ tinh liên lạc, hệ thống máy tính từ xa và nhiều ứng dụng khác.

Một trong những ứng dụng chính của sóng vô tuyến là phát thanh. Trước hết, tín hiệu âm thanh được điều chế với sự trợ giúp của nhiều kỹ thuật điều chế khác nhau như điều chế biên độ (AM - Amplitude Modulation) và điều chế tần số (FM - Frequency modulation) .

Tín hiệu điều chế sau đó được mã hóa và truyền trong không khí với sự trợ giúp của máy phát sóng vô tuyến. Về phía máy thu sóng vô tuyến, tín hiệu có thể được truy xuất bằng cách điều chỉnh máy thu về cùng tần số với tần số của máy phát.

Sóng vô tuyến ứng dụng trong lĩnh vực phát thanh - Ảnh: Internet

Sóng vô tuyến có khả năng xuyên qua các vật liệu cứng và chướng ngại vật như tòa nhà, cây cối một cách dễ dàng. Tính chất này của sóng vô tuyến được ngành truyền thông sử dụng để thiết lập các liên kết di động nhằm mục đích trao đổi thông tin. Bộ phát và thu sóng vô tuyến được lắp đặt ở mạch bên trong của điện thoại di động giúp truyền và nhận tín hiệu với sự trợ giúp của sóng vô tuyến.

RADAR là viết tắt của Radio detection and ranging - dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến. Đúng như tên gọi, RADAR sử dụng sóng vô tuyến để phát hiện sự hiện diện và vị trí của chướng ngại vật.

Ăng-ten phát của RADAR gửi sóng vô tuyến ra môi trường. Loại sóng này truyền trong không khí và bật trở lại nếu va phải chướng ngại vật. Các sóng phản xạ sau đó được thu bởi máy thu thanh. Tốc độ sóng truyền đi đã được nhận biết và thời gian sóng quay trở lại được ghi lại. Do đó, vị trí của chướng ngại vật có thể được xác định dễ dàng.

Thiên văn học vô tuyến sử dụng sóng vô tuyến để có cái nhìn rõ ràng, chính xác hơn về hành tinh, sao chổi, tiểu hành tinh và nhiều thiên thể khác. Các bức xạ này không bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết bất lợi như mưa, sương mù, ánh sáng mặt trời,...

Tính chất này của sóng vô tuyến được nhà thiên văn học vô tuyến sử dụng để nghiên cứu thành phần, vị trí, chuyển động và các đặc tính liên quan khác của các thiên thể.

Đài thiên văn ứng dụng sóng vô tuyến để quan sát rõ nét hơn các thiên thể trong vũ trụ - Ảnh: Internet

Sóng vô tuyến được sử dụng để truyền phát thông tin trên một khoảng cách lớn đáng kể với sự trợ giúp của các vệ tinh. Ăng-ten sóng vô tuyến trên trái đất có tác dụng truyền tín hiệu đến vệ tinh. Sau đó, vệ tinh sẽ gửi tín hiệu nhận được trở lại trạm mặt đất. Tín hiệu này được xử lý và thông tin được trích xuất. Phát sóng truyền hình là một trong những ứng dụng tốt nhất của sóng vô tuyến trong truyền thông vệ tinh.

Sóng vô tuyến thường được sử dụng trong phép đo vô tuyến từ xa để xác định vị trí chính xác của động vật và theo dõi chuyển động của nó. Điều này được thực hiện bằng cách gắn một máy phát vô tuyến vào cơ thể của con vật. Máy phát liên tục bức xạ sóng vô tuyến trong môi trường. Các bức xạ do máy phát phát ra được máy thu thu lại và hiển thị kết quả trên màn hình.

Hầu hết các đồ chơi điều khiển từ xa đều hoạt động dựa trên sóng vô tuyến. Máy thu bên trong đồ chơi phản ứng với sóng vô tuyến được truyền bởi bộ phát vô tuyến có trong điều khiển. Do đó, sóng vô tuyến cho phép người dùng vận hành đồ chơi từ xa.

Điều hướng và Kiểm soát Không lưu

Một trong những ứng dụng chính của sóng vô tuyến là thiết lập một mạng lưới liên lạc đáng tin cậy giữa máy bay và bộ phận kiểm soát không lưu. Sóng vô tuyến tần số rất cao hoặc dải tần số vô tuyến rất cao (VHF - Very High Frequency) thường được sử dụng cho mục đích này. Sóng vô tuyến cũng giúp duy trì kết nối không đối không giữa các máy bay.

Sóng vô tuyến được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, chăm sóc sức khỏe. Ví dụ, sóng vô tuyến được sử dụng trong các máy chụp cộng hưởng từ để cho ra hình ảnh 3 chiều chi tiết và rõ ràng về các cơ quan nội tạng của bệnh nhân. Sử dụng sóng vô tuyến để thực hiện quét MRI hoặc trong các ứng dụng y tế khác không gây ra bất kỳ tác dụng phụ bất lợi nào.

Sóng vô tuyến cũng được biết đến là công cụ hỗ trợ các ca phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, bao gồm cả điều trị ngưng thở khi ngủ.

Máy chụp cộng hưởng từ ứng dụng sóng vô tuyến là một trong những thiết bị y tế quan trọng - Ảnh: Internet

Hệ thống thông tin liên lạc trên tàu ngầm sử dụng sóng vô tuyến để trao đổi thông tin dễ dàng hơn. Thông thường, sóng vô tuyến tần số cực thấp hoặc dải tần số cực kỳ thấp (ELF - Extremely Low Frequency) được sử dụng do các bức xạ đó không dễ bị nước biển hấp thụ.

Sóng vô tuyến có nhiều ứng dụng thiết thực, mang lại nhiều lợi ích. Trên đây là những điều cần biết về sóng vô tuyến, hy vọng bài viết sẽ mang lại nhiều thông tin hữu ích đến bạn đọc.

Nguồn tham khảo: https://studiousguy.com/radio-waves-examples/

*THAM KHẢO HỆ THỐNG LỌC SÓNG HÀI TÍCH CỰC ADF ĐÃ ĐƯỢC POWERMORE LẮP ĐẶT TẠI GA CÁP TREO 2, 3 VÀ 6 TẠI BÀ NÀ HILLS.

Sóng hài là một loại sóng nhiễu không mong muốn và tác động xấu đến hệ thống điện. Các dạng sóng điện áp sin được tạo ra tại các nhà máy điện, trạm điện lớn thường thì rất tốt. Nhưng càng di chuyển về phía phụ tải, đặc biệt là các phụ tải phi tuyến thì các dạng sóng càng bị méo, khi đó dạng sóng không còn là sóng sin mà chuyển thànhsóng hài. Sóng hài có thể coi như là tổng của các dạng sóng sin mà tần số của nó là bội số nguyên của tần số cơ bản.

Với độ chính xác cao, và tiết kiệm điện đáng kể, biến tần đã trở thành thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống điểu khiển động cơ; hệ thống đốt nóng, thông gió, và điều hòa nhiệt độ, hay còn gọi là HVAC. Biến tần đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao.

Các hệ thống HVAC thương mại thường rất khác so với các hệ thống điều khiển chính xác cao trong công nghiệp. Hầu hết các hệ thống HVAC dùng chung nguồn điện với các thiết bị điện tử nhạy cảm khác như máy tính, hệ thống mạng viễn thông, chiếu sáng, …  Ở những nơi như sân bay, bệnh viện hay các viện trung tâm nghiên cứu thì số lượng thiết bị nhạy cảm khá nhiều và sóng hài trở nên mối nguy hại đặc biệt vì nó có thể làm hư hỏng và giảm tuổi thọ những thiết bị đó.

Chúng ta sẽ đi sâu hơn về nguyên nhân và tác hại của sóng hài, cũng như một số phương pháp giải quyết sóng hài và đối phó với loại nhiễu loạn khó chịu này.

Hầu như tất cả các biến tần hiện có trên thị trường đều hoạt động dựa trên nguyên lý cầu chỉnh lưu để chuyển đổi điện áp xoay chiều AC thành điện áp một chiều DC. Sau đó, điện áp DC này sẽ được một bộ nghịch lưu inverter chuyển đổi ngược trở lại điện áp AC với độ lớn và tần số đã định trước để điều khiển chính xác tốc độ của động cơ.

Các biến tần hiện đại sử dụng cầu diode để chuyển đổi điện áp AC sang DC, người ta lắp thêm tụ DC phía sau cầu diode để làm phẳng điện áp DC.

Mạch chỉnh lưu diode và nghịch lưu inverter mang lại hiệu suất cao cho biến tần, nhưng lại gây ra nhiều sóng hài trên dòng điện ở phía nguồn AC. Sóng hài xuất hiện là do dòng điện không thể chạy qua chỉnh lưu và đi vào biến tần khi điện áp AC đầu vào bé hơn điện áp một chiều DC trên tụ. Điều này chỉ diễn ra trong một khoảng thời gian ngắn trên mỗi pha nhưng đủ làm biến dạng hoàn toàn dòng AC đầu vào khiến nó không còn là hình sin chuẩn nữa. Hơn nữa, do bị chặn bởi chênh lệch điện áp AC và DC ở đầu vào, dòng điện phải có biên độ đỉnh cao hơn để truyền đủ năng lượng cho động cơ trong một chu kỳ lưới.

Có thể dòng điện không còn mang hình Sin nữa mà trở thành 4 xung dòng biên độ cao (2 xung cho mỗi bán kỳ) và độ méo hài THD của dòng điện kiểu này là rất cao.

Sóng hài trên dòng điện sẽ kéo theo sóng hài trên điện áp, độ méo sóng hài áp phụ thuộc nhiều vào trở kháng của hệ thống phân phối điện và số lượng tải phi tuyến (máy tính, máy fax, máy photocopy, đèn chiếu dùng inverter, …) trong hệ thống đó. Để so sánh hài dòng và hài áp cần có các phân tích phổ và biên độ chi tiết.

Trong phân tích sóng hài, mọi dạng sóng đều có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của nhiều sóng hình sin có biên độ và tần số khác nhau. Tập hợp các sóng hình sin nói trên bao gồm 1 sóng sin cơ bản (tần số 50 Hz đối với lưới điện Việt Nam) và các sóng hình sin là bội của sóng sin cơ bản, gọi là sóng hài.

Tổng độ méo hài, hay THD (Total Harmonic Distortion) là đại lượng thể hiện mức độ biến dạng của dòng điện hay điện áp, được tính bằng công thức sau:

Bởi vì sóng hài có thể ảnh hưởng đến các thiết bị khác trong hệ thống điện, nhiều tiêu chuẩn đã được đưa ra để đánh giá mức độ nghiêm trọng của sóng hài. Một trong các tiêu chuẩn này là chuẩn IEEE 519 của Viện Kĩ Thuật Điện – Điện Tử, Hoa Kì. Chuẩn IEEE 519 căn cứ vào mức độ nhạy cảm của các thiết bị trong một hệ thống điện làm ngưỡng quy định mức sóng hài áp tối đa được cho phép. Do đó, chuẩn IEEE 519 đưa ra các ngưỡng sóng hài khác nhau cho các hệ thống điện khác nhau.

Trong các hệ thống điện 3 pha, dòng điện cấp cho biến tần có dạng 2 xung liên tiếp cách nhau 3.3 mili giây. Dạng dòng điện kiểu xung biên độ cao như vậy có thể gây ra nhiều vấn đề cho các thiết bị khác trong hệ thống.

Một trong các thiết bị chịu ảnh hưởng nhiều bởi sóng hài là máy biến áp nguồn. Các máy biến áp được thiết kế để hoạt động với dòng điện hình sin chuẩn và thường không được chuẩn bị để đối phó với sóng hài. Dòng điện dạng xung như trong hình trên có thể gây quá nhiệt và làm hư hại hoàn toàn máy biến áp.

Sóng hài cũng gây nhiễu các thiết bị khác. Cường độ sóng điện từ quanh dây dẫn tỉ lệ thuận với mật độ xung dòng trong dây. Do đặc tính đặc biệt của mình, sóng hài gây ra nhiễu điện từ mạnh hơn sóng sin thông thường. Nhiễu do sóng hài đôi lúc tạo ra âm thanh nghe thấy được trong các thiết bị, làm màn hình chập chờn, nhiễu truyền thông,….

Các xung sóng hài có thể lan rộng sang các hệ thống khác một cách gián tiếp qua điện áp thanh cái. Điện áp bằng tích của dòng điện và trở kháng hệ thống, trong khi dòng điện biến dạng thành dạng xung, do đó điện áp cũng không còn giữ được dạng sóng chuẩn. Dạng điện áp sau khi bị sóng hài ảnh hưởng sẽ tương tự như hình 5.

Hệ thống điện chiếu sáng, các hệ thống điều khiển và các hệ thống nhạy cảm khác có thể bị lỗi do biến dạng điện áp. Vì biến dạng điện áp có vùng ảnh hưởng rộng, cho nên nó là một trong những vấn đề cấp thiết cần được giải quyết trong phân phối điện năng.

Harmonics (electrical power) – Wikipedia

Hệ thống lọc sóng hài trung thế

Hệ thống lọc sóng hài hạ thế tại Bana Hills Resorts – Sungroup

Sóng cơ là loại sóng lan truyền dao động cơ học của các phần tử môi trường vật chất. Trong khi đó sóng có thể di chuyển và truyền năng lượng trên một quãng đường dài, thì các phần tử môi trường lại chỉ dao động quanh vị trí cân bằng của nó.

Trong môi trường vật chất có tính đàn hồi và quán tính. Do đó chỉ một tác động dịch chuyển sẽ gây rung động và tạo ra sóng. Bởi vậy mà sóng cơ học khác với sóng điện tử là không lan truyền được qua môi trường không vật chất như chân không.

Dựa vào kiểu dao động của phần tử môi trường, sóng cơ được chia thành 2 loại như sau:

Sóng dọc hay sóng P là loại sóng có phương dao động của hạt môi trường xảy ra dọc theo phương truyền, tạo ra các đới nén và dãn. Sự nén dãn thay đổi áp suất trong môi trường nên nó là sóng áp suất. Nó truyền nhanh hơn các loại sóng khác và có thể truyền qua các loại vật liệu bất kỳ như chất lỏng, chất khí.

Tốc độ truyền sóng dọc Vₚ được xác định theo công thức:

Trong không khí và nước, chúng là sóng âm thanh. Tốc độ lan truyền của nó là 330m/s trong khí, 1450 m/s trong nước, khoảng 5000 m/s trong các vật liệu cứng như sắt thép, đá granit,…

Sóng ngang hay sóng S là loại sóng có phương dao động của hạt môi trường vuông góc với phương truyền. Sóng S truyền chậm hơn sóng P, giá trị thường cỡ 60% tốc độ sóng P ở cùng môi trường đó. Khác với sóng P, sóng S chỉ truyền trong chất rắn hoặc thể vô định hình gần rắn, không truyền qua chất lỏng và khí. Tốc của chúng được xác định theo công thức:

Phương trình sóng được xác định thông qua hai trường hợp:

Sóng phát ra từ O (gốc tọa độ), phương truyền dao động: uₒ = Aₒcos(ωt + φ). Điểm M cách O một khoảng bằng x, sóng truyền từ O đến M sẽ mất một khoảng thời gian là:

Khi đó phương trình dao động của M là:

Nếu như bỏ qua năng lượng mất mát trong quá trình truyền sóng thì biên độ sóng tại O và biên độ sóng tại M sẽ bằng nhau: Aₒ =Aₘ = A

Sóng truyền theo chiều âm, từ trục Oₓ đến điểm N có tọa độ x sẽ có phương trình như sau:

Ta có phương trình sóng tổng quát tại điểm: O: uO = Acos( ωt + j)

Tại điểm M cách O một đoạn bằng x trên phương truyền sóng:

Nếu sóng cơ truyền theo chiều dương của trục Oₓ thì:

Nếu sóng cơ truyền theo chiều âm của trục Oₓ thì:

Trong môi trường sóng cơ, tại một điểm M xác định:  x = const thì uₘ là hàm điều hòa theo t với chu kỳ T.

Ở một điểm xác định t = const thì uₘ thì hàm biến điều hòa theo không gian x với chu kỳ λ.

Các điểm có cùng khoảng cách đến nguồn sóng dao động cùng pha

Tại thời điểm, T<|Xm|/v li độ dao động của dao động của điểm M luôn bằng 0 (uₘ=0) vì sóng cơ chưa truyền đến điểm M.

Biên độ của sóng cơ (A): Biên độ dao động của một phần tử vật chất khi sóng truyền qua.

Tần số sóng cơ (f): Tần số dao động của một phần tử vật chất khi sóng truyền qua. Công thức tính tần số sóng:

Vận tốc sóng cơ (v): Vận tốc lan truyền của sóng trong không gian. Công thức tính vận tốc:

Năng lượng sóng cơ (Ei): Năng lượng dao động của các phần tử vật chất tại một điểm khi sóng truyền qua. Công thức tính năng lượng sóng cơ là:

Bước sóng (λ): Là quãng đường là sóng truyền được trong một chu kỳ hay là khoảng cách của 2 điểm gần nhất trên phương truyền sóng khi dao động cùng pha. Công thức tính bước sóng: